“易损斑块无创、高分辨超声功能与分子定量成像”研究2010年度报告

该研究本年度在高分辨超声成像理论与方法、微泡制备、高CTR造影成像及灌注参量成像、血管及其周围组织运动与弹性检测成像、超声空化机理等4个方面研究取得重要进展。对高帧率、较高频率超声图像分别进行了基于光流场(OF)的IBP超分辨重建和基于灰度非均匀校正的超分辨重建,重建后轴向及横向分辨率可达到原始图像的4倍以上;并在低成本数字超声成像系统上实现了高CTR值的造影成像和灌注参量定量成像和脉冲逆转小波变换造影成像技术;初步得到模仿人体生理pH环境下,聚焦超声自由空化场中声致发光(SL)的光学检测实验结果及声致化学发光(SCL)的光学检测实验结果。     

基于二维稀疏特性的空间目标高分辨ISAR成像方法

针对空间三轴稳定目标成像问题,提出了一种基于目标稀疏特性的空间目标高分辨ISAR成像方法.该方法利用精轨数据构建了保相波形延时字典,实现了距离维高分辨和平动补偿;利用旋转矢量分析方法计算了三轴稳定空间目标有效积累转角,结合高分辨距离像的稀疏特性,给出了一种适用于越距离单元徙动的方位维稀疏字典构建方法.仿真结果表明,构建的稀疏匹配字典正确反映了目标的姿态变化特性,解决了越距离单元徙动问题,结合距离维相干抑制显著提高了空间目标二维ISAR像的分辨能力.      

桥上无碴轨道无缝道岔力学特性分析

采用有限单元方法，建立了桥上无碴轨道、无缝道岔伸缩力的计算模型，分析了轨温变化幅度、扣件阻力、限位值、间隔铁数量等轨道结构参数对无缝道岔受力及变形的影响．研究表明，桥上无碴轨道无缝道岔的温度力和位移受轨温变化幅度的影响很大，扣件阻力对结构受力也有很大的影响，而限位器、间隔铁阻力参数变化对结构的影响要居次要地位．     

基于超声调制光信号技术无创检查葡萄糖浓度

糖尿病是一种多发常见病,不能根治却能很好控制。如果能够有精确、快速、无损的检测方法,需要时就能监测血糖浓度,这将为糖尿病的治疗带来革命性的进步。超声调制的光学检测方法是新兴的且很有发展前景的无损诊断技术,本文通过实验研究超声调制的光学信号与浑浊介质中葡萄糖浓度的关系,实验的初步结果表明,超声调制的光学信号可以灵敏地测量出浑浊介质中葡萄糖浓度的微小变化,且在吸收介质中比在散射介质中,超声调制光学信号对葡萄糖浓度的变化更灵敏。这为该方法应用在血糖的无创检测提供了可能性。     

基于旋转天线的二维高分辨成像算法

受涡旋电磁波产生方法和自旋目标成像方法的启发,提出了基于旋转天线的二维高分辨成像方法。首先构造了基于旋转天线的雷达观测模型;利用距离向傅里叶变换获取目标的距离仿真,推导出了包含目标方位角信息的多普勒效应的正弦表达式;最后将正交匹配追踪算法应用到该正弦信号中,重构出目标的方位角,有效提升了雷达波束范围内的方位角分辨能力。仿真实验证明,该算法对雷达性能要求较低,克服了成像质量对纯净的高模态涡旋电磁波的依赖,实现了对静止目标的二维高分辨成像。     

基于即插即用2D-FISTA的高分辨ISAR成像方法

基于即插即用框架,将二维快速迭代收缩阈值算法与深度去噪网络DnCNN相结合,提出对不同信噪比回波稳健的逆合成孔径雷达高分辨成像方法PnP 2D-FISTA。首先建立二维ISAR成像的信号模型与稀疏观测模型,给出2D-FISTA成像的迭代公式,然后用DnCNN作为去噪器代替软阈值收缩函数,获得良好的图像重构与去噪性能。仿真与实测数据实验结果表明,PnP 2D-FISTA能在不同信噪比条件下实现高效成像,并具有较好的重构性能与噪声鲁棒性。     

基于运动补偿的机载MIMO-SAR高分辨成像算法

机载多发多收合成孔径雷达(MIMO-SAR)可以实现高分辨成像,但不可避免的存在运动误差补偿的问题。对多子带并发的机载MIMO-SAR系统进行研究,首先建立并分析了MIMO-SAR运动误差模型;然后提出了一种扩展的MIMO-SAR运动补偿距离徙动算法(RMA),通过改进的Stolt映射将距离徙动校正与方位向聚焦分开,并结合两步运动补偿技术对MIMO-SAR回波数据的运动误差进行校正,消除了运动误差带来的影响;最后在空频域对各子带信号进行带宽合成实现了距离向高分辨。用该算法对散射点目标和面目标进行了成像仿真,验证了其在处理带有运动误差的MIMO-SAR回波数据中的有效性。     

无创血流动力学检测的实现及其意义

论述了无创血流动力学检测的意义；介绍了无创血流动力学检测的原理和方法；提供了一种实现无创血流动力学检测的HES(hemodynamic electrocardiogram system)系统．HES系统可提供丰富的血流动力学参数、心电图参数和脉象分析参数．     

形状记忆合金力学特性的细观力学分析

在形状记忆合金的本构模型中,有效复合模量是很重要的因素.工程计算中,一般采用经验公式,但缺乏深入的理论分析和实验数据支持.本文基于Eshelby等效夹杂原理和Mori-Tanaka方法,分析形状记忆合金的有效复合模量,推导了相应的计算公式,与文献中的经验公式比较,进行误差分析,并分析了不同的有效复合模量计算对形状记忆合金的应力-应变曲线的影响,从理论上论证经验公式的可行性,为形状记忆合金的设计和使用提供理论依据.     

基于El-Nabulsi动力学模型的Birkhoff力学

El-Nabulsi在研究非保守系统的动力学建模时,提出了三种类分数阶变分方法,即:基于Riemann-Liouville分数阶积分的变分问题,基于按指数律拓展的分数阶积分的变分问题和基于按周期函数律拓展的分数阶积分的变分问题。将上述三种El-Nabulsi动力学模型拓展到Birkhoff系统,建立了El-Nabulsi-Pfaff变分问题,导出了ElNabulsi-Pfaff-Birkhoff-d’Alembert原理和El-Nabulsi-Birkhoff方程。文末,举例说明结果的应用。     

基于超声RF信号的超声成像实验设计

该文为让学生更直观地了解超声RF信号重建出B超图像的过程,首先在超声设备上完成RF数据的采集,然后在Matlab平台上对每个成像步骤的信号进行分析,完成成像过程的仿真,最后将得到的结果与超声设备上显示的图像进行对比。该实验具有较强的设计性和参与性,实验结果具有一定的开放性。实践表明,实验过程既能锻炼学生分析问题的能力,又能加深学生对专业课程的理解,激发其学习兴趣,进而改善教学效果、提高教学质量。     

基于有限元分析的超声弹性成像仿真研究

本文利用有限元法对生物软组织的超声弹性成像进行仿真研究.通过改变组织内部杨氏模量分布及数值大小,仿真计算出各种不同情形时的位移和应变分布,并对仿真结果进行分析.在考虑生物组织粘弹性的基础上,优化了组织模型,仿真更接近真实情况.仿真结果表明,利用微小应变压缩法可以实现对离体组织的弹性分布成像,考虑粘弹性的仿真结果显示组织内部的应力、应变及位移变化均为时间的函数.     

基于流固耦合的水下发球管汇力学及振动特性分析

水下发球系统具有可利用生产流体发球、不停井发球的优势,在现阶段与未来海洋油气开发具有广阔的应用前景。水下发球管汇结构复杂,存在多处弯管、变径三通,生产流体压力高,而发球流程工艺引起的管汇结构变形与振动情况尚不清晰。本文采用数值模拟的方法,计算了某水下发球管汇在发球工况中,流固耦合条件下管汇结构的位移、应力分布及振动情况。发现阀门的开关瞬间是压力变化幅度最大的特征时刻,也是引起管道位移、振动情况最严重的特征时刻; 明确了管道结构风险位点为管汇结构末端,最大位移约为5.69 mm,主要由X方向贡献,最大等效应力为233.13 MPa,主要集中分布在T型管、弯管内侧处;提出了针对性的优化支撑方案,管汇结构最大位移降低至3.53 mm,低阶模态频率增幅约为1.74%~20.54%,说明管汇结构的安全性得到了提高。所得结论可为水下发球管汇的设计、运行提供理论依据。     

基于有限元法的车用复合材料板簧力学特性分析

为研究车用复合材料板簧力学特性,提出基于有限元法的车用复合材料板簧力学特性测试方法。首先构建车用复合材料板簧的均布荷载和集中荷载模型,在低周往复荷载作用下,结合耗能减振作用力分析的方法分析板簧的刚度测试和抗拉力,并建立车用复合材料板簧动态荷载检测模型;然后采用集中荷载作用力矩分析方法监测板簧力学特性,根据传感器实测数据实现车用复合材料板簧力学特性数据融合,进一步提高测试的准确性。测试结果表明,采用该方法进行板簧力学特性分析的效果较好,力学特性分析的误差较低,有效提高对车用复合材料板簧的力学和荷载的识别分析能力。     

基于有限元法的车用复合材料板簧力学特性分析

为研究车用复合材料板簧力学特性,提出基于有限元法的车用复合材料板簧力学特性测试方法。首先构建车用复合材料板簧的均布荷载和集中荷载模型,在低周往复荷载作用下,结合耗能减振作用力分析的方法分析板簧的刚度测试和抗拉力,并建立车用复合材料板簧动态荷载检测模型;然后采用集中荷载作用力矩分析方法监测板簧力学特性,根据传感器实测数据实现车用复合材料板簧力学特性数据融合,进一步提高测试的准确性。测试结果表明,采用该方法进行板簧力学特性分析的效果较好,力学特性分析的误差较低,有效提高对车用复合材料板簧的力学和荷载的识别分析能力。     

基于无打滑现象钢球研磨的动力学分析

基于卧式研球机在研磨时钢球与研磨盘之间不发生打滑现象,建立钢球的研磨运动方程,并通过MATLAB软件求解揭示其运动规律。为使钢球在转动盘牵引力的作用下不发生打滑,从垂直沟槽面和沿沟槽面分别对其进行动力学分析,推导出研磨压力及研磨盘转速的取值范围。以研磨盘材料HT300和钢球材料GCr15为例,给出摩擦因数和钢球大小对研磨曲线的影响,并说明沟槽偏置时α与β的选择原则,为改善钢球的表面质量提供参考。研究结果表明:通过增大盘径来减小迹线间距的差值,进而使钢球表面的迹线分布更加均匀化。     

基于动力学方程及几何模型的高速转子动力学特性

对基于动力学方程的高速转子数学模型,用传递矩阵法进行了计算,以HFD型锭子为例获得了各阶固有频率及其相应主振型;基于计算机几何模型,通过ADAMS软件平台获得了锭杆杆端具有偏心激励时的振幅曲线．结果表明,转子工作转速在第一、第二阶临界转速范围之间,若想将转速从18000r／min提高到25000r／min,则必然跳过第二阶临界转速,但受转子本身结构所限制,一般不可跳过第二阶临界转速;否则,有可能使上轴承中的油膜被击穿,噪声、功率随速度的增加而急剧上升;只有通过结构改进设计才有可能提高其转速．     

双滚筒采煤机动力学分析及力学模型建立

为保证采煤机安全可靠的工作,满足其机械动态特性和低振动要求,以双滚筒采煤机整机为研究对象,对其受力进行分析。依据采煤机的实际情况和工作状态,假设:采煤机无故障运行;各部分的质量分布均匀且为刚体;并且通过无质量的弹性元件连接,阻尼为粘性阻尼。在此基础上,建立了双滚筒采煤机整机的力学模型。此模型为数学模型的建立奠定了基础,为进一步对采煤机进行动态分析创造了条件。     

基于ABAQUS的膜片联轴器动力学特性分析

针对旋转试验机的动力系统所使用的弹性膜片联轴器,在考虑联轴器不对中的情况,利用有限元软件对膜片受力情况进行模拟分析,得出了平行不对中和交角不对中情况下膜片的最大接触应力以及分布情况,利用有限元软件和转子动力学原理计算出联轴器的固有频率,并和制造商处得到的不对中量和最大转速数据进行对比,得出计算的应力和共振频率已经达到了极限值,验证了模型的正确性和计算方法的可靠性.     

超声处理对污泥热解特性及反应动力学影响

采用热重分析法研究超声处理对城市污泥热解过程的影响,依据Coats-Redfern积分法和截距相对误差筛选原则对其热解动力学进行分析,确定超声处理污泥热解最概然机制函数和动力学参数,考察超声处理对污泥热解特性及动力学参数的影响.结果表明:经超声处理后,污泥热解机制在热解温度300～440℃内由三维扩散发展成为随机成核和...